开漏输出，推挽输出

开漏输出，推挽输出
1,开漏输出(Open-Drain)
⾸先讲⼀下集电极开路输出(Open-Collector)，单⽚机I/O常⽤的输出⽅式的开漏输出（Open-Drain），漏极开路电路概念中提到的"漏"是指 MOSFET的漏极。

同理，集电极开路电路中的"集"就是指三极管的集电极。

在数字电路中，分别简称OD门和OC门。

典型的集电极开路电路如图所⽰。

电路中右侧的三极管集电极什么都不接，所以叫做集电极开路，左侧的三极管⽤于反相作⽤，即左侧输⼊"0"时左侧三极管截⽌，VCC通过电阻加到右侧三极管基极，右侧三极管导通，右侧输出端连接到地，输出"0"。

从图中电路可以看出集电极开路是⽆法输出⾼电平的，如果要想输出⾼电平可以在输出端加上上拉电阻。

因此集电极开路输出可以⽤做电平转换，通过上拉电阻上拉⾄不同的电压，来实现不同的电平转换。

⽤做驱动器，由于OC门电路的输出管的集电极悬空，使⽤时需外接⼀个上拉电阻Rp到电源VCC。

OC门使⽤上拉电阻以输出⾼电平，此外为了加⼤输出引脚的驱动能⼒，上拉电阻阻值的选择原则：从降低功耗及芯⽚的灌电流能⼒考虑应当⾜够⼤；从确保⾜够的驱动电流考虑应当⾜够⼩。

将OC门输出连在⼀起时，再通过⼀个电阻接外电源，可以实现"线与"逻辑关系。

只要电阻的阻值和外电源电压的数值选择得当，就能做到既保证输出的⾼、低电平符合要求，⽽且输出三极管的负载电流⼜不⾄于过⼤。

集电极开路输出除了可以实现多门的线与逻辑关系外，通过使⽤⼤功率的三极管还可⽤于直接驱动较⼤电流的负载，如继电器、脉冲变压器、指⽰灯等。

由于现在MOS管⽤普遍，⽽且性能要⽐晶体管要好，所以很多开漏输出电路，和后⾯要讲的推挽输出电路都⽤MOS管实现。

再来就是开漏输出电路，和集电极开路⼀样，顾名思义，开漏电路就是指从MOSFET的漏极输出的电路。

典型的⽤法是在漏极外部的电路添加上拉电阻到电源如图所⽰。

完整的开漏电路应由开漏器件和开漏上拉电阻组成。

这⾥的上拉电阻R的阻值决定了逻辑电平转换的上升/下降沿的速度。

阻值越⼤，速度越低，功耗越⼩。

因此在选择上拉电阻时要兼顾功耗和速度。

标准的开漏脚⼀般只有输出的能⼒。

添加其它的判断电路，才能具备双向输⼊、输出的能⼒。

很多单⽚机等器件的I/O就是漏极开路形式，或者可以配置成漏极开路输出形式，如51单⽚机的P0⼝就为漏极开路输出。

在实际应⽤中可以将多个开漏输出的引脚连接到⼀条线上，这样就形成"线与逻辑"关系。

注意这个公共点必须接⼀个上拉电阻。

当这些引脚的任⼀路变为逻辑0后，开漏线上的逻辑就为0了。

在I2C等接⼝总线中就⽤此法判断总线占⽤状态。

同集电极开路⼀样，利⽤外部电路的驱动能⼒(驱动能⼒相对集电极开路要强⼀点)，减少IC内部的驱动。

当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经上拉电阻，再经MOSFET到GND。

IC内部仅需很下的栅极驱动电流，因此漏极开路也常⽤于驱动电路中。

2，推挽输出(Push-Pull)
在功率放⼤器电路中经常采⽤推挽放⼤器电路，这种电路中⽤两只三极管构成⼀级放⼤器电路，如图所⽰。

两只三极管分别放⼤输⼊信号的正半周和负半周，即⽤⼀只三极管放⼤信号的正半周，⽤另⼀只三极管放⼤信号的负半周，两只三极管输出的半周信号在放⼤器负载上合并后得到⼀个完整周期的输出信号。

推挽放⼤器电路中，⼀只三极管⼯作在导通、放⼤状态时，另⼀只三极管处于截⽌状态，当输⼊信号变化到另⼀个半周后，原先导通、放⼤的三极管进⼊截⽌，⽽原先截⽌的三极管进⼊导通、放⼤状态，两只三极管在不断地交替导通放⼤和截⽌变化，所以称为推挽放⼤器。

输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流.
4,特点总结
开漏输出：实现电平转换，实现"线与"逻辑(I2C等接⼝总线应⽤中)，利⽤外电路提⾼驱动能⼒，利⽤上拉电阻提供⾼电平，显然，没有上拉电阻只能输出低电平。

推挽输出：可以吸电流也可以灌电流，相对于开漏，输出电平取决于IC电源。

然⽽，⼀条总线上只能有⼀个推挽输出期间。

如果你想要电平转换速度快的话，那么就选push-pull，但是缺点是功耗相对会⼤些。

如果你想要功耗低，且同时具有"线与"的功能，那么就⽤open-drain的模式。

STM32F103端⼝位的基本结构如图所⽰，从图中可以看到典型的推挽输出电路与上下拉电阻，当N-MOS被激活时就变成了典型的开漏输出模式，当N-MOS和P-MOS同时被激活时就变成了典型的推挽输出模式，通过上拉电阻和下拉电阻的开关控制可以使端⼝处于上拉或者下拉输⼊模式。

根据开漏输出和推挽输出的特点，可以很容易判断在以下应⽤中应当⼯作在推挽输出模式（或者复⽤推挽输出）：
驱动应⽤中，驱动LED、蜂鸣器等
USART_TX、USART_CK、USART_RTS、MOSI、SPI主模式SCK、CAN_TX等需要较强驱动能⼒的场合
⽽在I2C等接⼝总线应⽤中，由于需要"线与"判断总线占⽤状态，以及需要使⽤电平转换的场合需要将I/O配置成开漏输出的模式。